小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中人工智能的運(yùn)用

摘要：在小學(xué)階段，人工智能教學(xué)的重要手段之一就是信息技術(shù)教學(xué)，并且在小學(xué)生年齡段開展信息技術(shù)教學(xué)也有一定的明顯優(yōu)勢。本文以小學(xué)階段的信息技術(shù)教學(xué)作為主要研究對象，在對相關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行大量閱讀和總結(jié)的基礎(chǔ)上，分析了人工智能教學(xué)的內(nèi)涵、優(yōu)點(diǎn)以及當(dāng)前存在的一些不足。在此基礎(chǔ)上探討小學(xué)階段信息技術(shù)教學(xué)工作中如何更好地運(yùn)用人工智能的手段來提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。希望能為相關(guān)的研究和一線教學(xué)提供一定的理論參考。

關(guān)鍵詞：人工智能；小學(xué)信息技術(shù)；教學(xué)運(yùn)用

一、引言

隨著人工智能技術(shù)在教育行業(yè)的普及，我國目前中小學(xué)在人工智能教學(xué)方面也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。但信息技術(shù)發(fā)展日新月異，人工智能教學(xué)也需要進(jìn)行一些變革，教師需要探索出更具現(xiàn)代化的教學(xué)策略。這樣做的目的不僅是進(jìn)一步提高教學(xué)效率，還能有效培養(yǎng)小學(xué)生對人工智能的興趣，加深他們對人工智能領(lǐng)域的理解與認(rèn)識，為今后更具突破性的探索打下良好基礎(chǔ)[1]。目前，小學(xué)學(xué)校基本實(shí)現(xiàn)了以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的教學(xué)多媒體化，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步融入人工智能的教學(xué)手段具有較大的可行性。但當(dāng)前小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)中關(guān)于人工智能教學(xué)的研究成果還相對較少，需要一線教師和相關(guān)學(xué)者進(jìn)一步豐富信息技術(shù)教學(xué)的內(nèi)容，不斷調(diào)整教學(xué)的方法和策略，通過實(shí)踐更好地將人工智能運(yùn)用到一線教學(xué)中。

二、人工智能的概念分析

人工智能是學(xué)科中的一項(xiàng)新興方向，它的研究主要內(nèi)容是通過技術(shù)來擴(kuò)展人的智能和能力。要了解人工智能，首先需要對智能有一定的了解，并在此基礎(chǔ)上創(chuàng)造出智能的機(jī)器。人工智能的研究范圍主要包括機(jī)器人、智能圖像、語言識別和語言處理等。機(jī)器人的傳感器是人工智能的感覺器官，能夠?qū)⑽锢砗突瘜W(xué)信號轉(zhuǎn)化為電子信號，并將其再次轉(zhuǎn)化為感覺信號，然后輸入到計(jì)算機(jī)的處理器中。因此，人工智能的本質(zhì)就是將各種指令轉(zhuǎn)化為電子信號，并通過信號的指令產(chǎn)生相應(yīng)的行為。隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人在各個(gè)行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。它們能夠代替人類完成一些基礎(chǔ)工作或難以完成的任務(wù)，成為科學(xué)領(lǐng)域探索和認(rèn)識自然的有力工具[2]。

三、當(dāng)前小學(xué)階段人工智能教學(xué)的現(xiàn)狀

人工智能技術(shù)從誕生到現(xiàn)在也經(jīng)歷了一定時(shí)間的發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷革新和進(jìn)步，人工智能對社會的影響也越來越大。20世紀(jì)80年代，人工智能最早在市場中出現(xiàn)，并迅速發(fā)展壯大，對教育行業(yè)也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響[3]。我國的人工智能最早在課堂中開始運(yùn)用是2003年，經(jīng)過20年的發(fā)展歷程，人工智能在小學(xué)階段開始被運(yùn)用。越來越多的學(xué)校意識到人工智能教學(xué)的重要作用和意義，也有不少專家學(xué)者和一線教師投入到了發(fā)展人工智能的工作中。盡管如此，我國教育行業(yè)中人工智能教學(xué)的發(fā)展腳步相對緩慢，很多小學(xué)目前只有六年級的學(xué)生能夠接觸到人工智能教學(xué)。在課程的安排上，還存在著很多不足，需要通過各種手段進(jìn)行改善。

（一）人工智能教學(xué)在小學(xué)階段的優(yōu)勢

首先，在小學(xué)階段開展人工智能教學(xué)能讓孩子們盡早地接觸到人工智能時(shí)代的教學(xué)手段革新，幫助他們更早地熟悉人工智能教學(xué)所創(chuàng)設(shè)的情境，提高對信息技術(shù)的熟悉感。通過認(rèn)識和體驗(yàn)各種人工智能產(chǎn)品，同時(shí)學(xué)習(xí)運(yùn)用人工智能技術(shù)和創(chuàng)新思維思考和解決生活中各種問題，并且在學(xué)習(xí)中培養(yǎng)舉一反三和創(chuàng)造性思維的能力。由于小學(xué)生普遍對新事物有強(qiáng)烈的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，因此在小學(xué)階段引入人工智能的教學(xué)手段能夠進(jìn)一步激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，幫助他們更好地掌握課本知識，并由淺入深、由易到難地進(jìn)行學(xué)習(xí)[4]。

其次，大部分學(xué)生在人工智能時(shí)代的生活中都或多或少地接觸到人工智能技術(shù)，例如學(xué)校和家里小區(qū)的人臉識別系統(tǒng)、地圖導(dǎo)航和手表支付等等。因此，他們對于人工智能技術(shù)并不完全陌生。在這樣的背景下，教師可以引導(dǎo)小學(xué)生，結(jié)合實(shí)際生活和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，讓他們更好地適應(yīng)人工智能教學(xué)手段，并利用人工智能技術(shù)和手段來輔助學(xué)習(xí)和成長。

（二）人工智能教學(xué)在小學(xué)階段存在的問題

首先，現(xiàn)行的小學(xué)人工智能教育忽視了對小學(xué)生人工智能思維的培養(yǎng)，而過于重視他們對人工智能技術(shù)操作的訓(xùn)練。目前小學(xué)階段的人工智能教學(xué)主要有兩種方式，一種是編程教育，另一種是機(jī)器人教育。編程教育是通過讓學(xué)生利用已設(shè)定好的程序語言來完成既定的編程題目；機(jī)器人教育則是引導(dǎo)學(xué)生自己去完成簡單的機(jī)器人組裝和操作。雖然這兩種方式在技術(shù)層面上能讓學(xué)生了解一部分人工智能，但從學(xué)生的思維能力來看，提升效果有限，沒有充分發(fā)揮人工智能教學(xué)的優(yōu)勢[5]。在小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)課堂上很少涉及人工智能計(jì)算領(lǐng)域，而人工智能計(jì)算是開發(fā)人工智能思維的主要方式。因此，對小學(xué)生人工智能思維的開發(fā)，人工智能計(jì)算課程的安排顯得微乎其微。

其次，缺乏一定的人工智能課程體系。從教學(xué)內(nèi)容的層面上看，人工智能主要依靠技術(shù)支持，相應(yīng)的課程目標(biāo)相對單一，對學(xué)生的全面發(fā)展作用較小。在現(xiàn)階段的課程設(shè)置中，小學(xué)階段能夠涉及人工智能的教學(xué)內(nèi)容相對較少，受限于年齡和思維能力，人工智能課程的設(shè)置隨年級增長而逐漸增加，這也會導(dǎo)致一部分學(xué)生較晚接觸人工智能，對學(xué)生的均衡發(fā)展產(chǎn)生影響。因此，要更好地將人工智能教學(xué)融入小學(xué)課堂，完善的課程體系是必不可少的。

最后，國內(nèi)外已經(jīng)有許多小學(xué)開始開設(shè)人工智能課程，但總體來說，小學(xué)階段的人工智能教育仍處于起步階段。一方面，教材和教學(xué)資源的缺乏是小學(xué)階段人工智能教學(xué)的主要問題之一。目前，大部分小學(xué)還沒有專門的人工智能教材和課程，教師也很難掌握相關(guān)知識和技能。另一方面，小學(xué)階段的學(xué)生對人工智能的認(rèn)知和理解存在一定的局限性，他們往往認(rèn)為人工智能只是一種科幻技術(shù)，缺乏對人工智能技術(shù)的深入了解和認(rèn)識。因此，國內(nèi)外的教育機(jī)構(gòu)和企業(yè)將會更多地投入到小學(xué)階段的人工智能教育領(lǐng)域，提供更多的教材和課程。人工智能教育將會更多地與其他學(xué)科相結(jié)合，如數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等，形成更為完整的教育體系。小學(xué)階段的人工智能教育將更加注重實(shí)踐和應(yīng)用，讓學(xué)生通過實(shí)際操作和項(xiàng)目實(shí)踐來掌握相關(guān)技能和知識。

四、信息技術(shù)教學(xué)中人工智能的運(yùn)用策略

（一）進(jìn)一步加強(qiáng)人工智能與信息技術(shù)教學(xué)的聯(lián)系

在傳統(tǒng)的信息技術(shù)教學(xué)課堂上，主要的目標(biāo)和任務(wù)是加強(qiáng)小學(xué)生對計(jì)算機(jī)的初步了解和基本軟件的操作。教學(xué)內(nèi)容通常沒有涉及人工智能，因此在信息技術(shù)課程中可以進(jìn)行改革，將人工智能的相關(guān)知識與信息技術(shù)教學(xué)的教材和教案進(jìn)行結(jié)合。這樣，學(xué)生就能在課堂上接觸到人工智能的專業(yè)知識。例如，在教學(xué)過程中，教師可以問學(xué)生在日常生活中接觸過哪些人工智能，并引導(dǎo)他們說出人工智能在生活中提供的便利。這樣，學(xué)生就能更直接地了解到身邊的人工智能應(yīng)用及其對生活的作用。

（二）培養(yǎng)學(xué)生對人工智能技術(shù)的興趣

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，主動學(xué)習(xí)才是提高學(xué)生學(xué)習(xí)的根本。教師要想在教學(xué)中進(jìn)一步融入人工智能技術(shù)，首先要培養(yǎng)學(xué)生對人工智能的興趣。在教學(xué)方法上，教師可以轉(zhuǎn)變原有的傳統(tǒng)教學(xué)模式，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)設(shè)出融入了人工智能的情境，從而更好地使人工智能與教學(xué)工作相融合，進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主動性。在激發(fā)學(xué)生對人工智能興趣的過程中，教師需要融入一定的創(chuàng)客思維，進(jìn)一步提升學(xué)生的創(chuàng)新能力，開發(fā)他們的創(chuàng)新思維。例如在日常教學(xué)過程中，通過項(xiàng)目化的教學(xué)方法和模式開展新的內(nèi)容教學(xué)，進(jìn)一步發(fā)揮學(xué)生自身的創(chuàng)造思維與能力，引導(dǎo)學(xué)生探索不同的方法來解決問題和困難，從而提升他們的思維能力和解決問題的能力[6]。在教學(xué)過程中，引導(dǎo)和啟發(fā)是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，例如針對智能語音識別系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)，教師可以通過聯(lián)系生活的方式開展，讓學(xué)生更直觀地描述出日常生活中智能語音識別系統(tǒng)的運(yùn)用，例如手機(jī)的智能對話、聲控?zé)簟⒓依锇惭b的語音門鎖等。在引導(dǎo)和啟發(fā)的過程中，鼓勵(lì)學(xué)生舉一反三，并給予學(xué)生正向反饋，讓他們能夠在活躍的思維和輕松愉悅的課堂氛圍中不斷地進(jìn)行思考和嘗試，進(jìn)一步開發(fā)和提升思維能力。

（三）積極開展人工智能實(shí)踐課

在小學(xué)階段，信息技術(shù)課程的教學(xué)與人工智能的教學(xué)都需要開展一定的實(shí)踐課程來增加體驗(yàn)感，從而提升教學(xué)效果，幫助學(xué)生更好地理解人工智能的應(yīng)用以及生活中對人工智能技術(shù)操作的熟練程度。在開展實(shí)踐課的過程中，教師可以帶領(lǐng)小學(xué)生參觀當(dāng)?shù)氐目萍拣^、舉辦校內(nèi)機(jī)器人比賽或邀請專家來學(xué)校開展人工智能教學(xué)的講座，讓學(xué)生們能夠通過多種多樣的方式了解機(jī)器人技術(shù)、人工智能技術(shù)等。以機(jī)器人大賽為例，教師可以在班級內(nèi)開展機(jī)器人設(shè)計(jì)的比賽，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)并動手組裝機(jī)器人，并在教師的指導(dǎo)下編寫一定的智能反應(yīng)程序。之后，在班級內(nèi)進(jìn)行比拼和展示。這種自主實(shí)踐和溝通的方式不僅能進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對機(jī)器人的認(rèn)識和其應(yīng)用的理解，還能在比賽和交流的過程中激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)效率和溝通能力[7]。

（四）創(chuàng)設(shè)人工智能的教學(xué)情境

人工智能技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用能夠?yàn)橹悄芑托畔⒒慕虒W(xué)提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，但在開展的過程中也面臨一些挑戰(zhàn)。為了讓小學(xué)生更適應(yīng)人工智能教學(xué)，一線教師可以向?qū)W生展示更多貼合他們生活實(shí)際的人工智能技術(shù)應(yīng)用的場景和案例，幫助他們直觀地理解和認(rèn)知人工智能。教師可以從日常生活中最普遍的智能手機(jī)、指紋鎖等方面開始講述，利用最常見的案例讓學(xué)生體會人工智能在日常生活中的應(yīng)用和重要性。通過這種方式，學(xué)生可以更好地理解人工智能是如何影響和改變我們的生活的。此外，為了培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，教師還可以采用任務(wù)驅(qū)動、小組合作、頭腦風(fēng)暴等方法引導(dǎo)學(xué)生積極思考和大膽想象未來的人工智能。通過讓學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，可以達(dá)到事半功倍的效果，并激發(fā)學(xué)生們對人工智能的興趣和探索欲望。

通過以上的教學(xué)方法和實(shí)踐活動，可以提升小學(xué)生對人工智能的理解和認(rèn)知，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和問題解決能力，為他們未來進(jìn)一步學(xué)習(xí)和開發(fā)人工智能技術(shù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（五）在教學(xué)中增設(shè)游戲環(huán)節(jié)

對于小學(xué)階段的學(xué)生來說，他們天性活潑好動，喜歡玩游戲，杜威也倡導(dǎo)從活動中學(xué)習(xí)。因此，在教學(xué)過程中融入一定的游戲教學(xué)模式更容易吸引小學(xué)生的注意力，讓他們主動參與到課堂學(xué)習(xí)中，從而更好地掌握課堂上所需要掌握的知識。所以，小學(xué)階段的信息技術(shù)教育應(yīng)該設(shè)計(jì)并應(yīng)用更多適合小學(xué)年齡段的游戲，并將其融入課堂教學(xué)的內(nèi)容中。通過這些智能化游戲的應(yīng)用，讓學(xué)生了解人工智能的軟件以及硬件的應(yīng)用和作用，讓他們通過有趣的游戲不知不覺地學(xué)習(xí)和掌握人工智能的相關(guān)知識。此外，教師還可以鼓勵(lì)小學(xué)生積極參與游戲的設(shè)計(jì)過程，通過課堂游戲的設(shè)計(jì)讓他們感受到動腦和動手的樂趣。從而進(jìn)一步提高他們對人工智能學(xué)習(xí)的興趣，并了解到人工智能技術(shù)的重要作用。例如，教師可以將班級內(nèi)的學(xué)生分成不同的小組，為每個(gè)小組分配不同的學(xué)習(xí)任務(wù)，讓不同小組的成員進(jìn)行溝通和交流，促進(jìn)學(xué)習(xí)的進(jìn)步。當(dāng)所有小組的任務(wù)都完成后，教師可以引導(dǎo)不同小組合作設(shè)計(jì)一些可以在課堂上進(jìn)行的小游戲，并由小組代表詳細(xì)介紹游戲，確保每個(gè)學(xué)生都能參與其中，并在游戲設(shè)計(jì)過程中提高自我效能感[8]。

（六）進(jìn)一步完善人工智能課程評價(jià)體系

完善人工智能課程的評價(jià)體系不僅僅是教師對學(xué)生進(jìn)行評價(jià)，反過來學(xué)生也要及時(shí)地反饋對課堂教學(xué)方式以及教師的建議。教師在評價(jià)的過程中可以針對學(xué)生的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分類評價(jià)，既鼓勵(lì)學(xué)生但也需要指出他們的問題和錯(cuò)誤，這樣才能確保學(xué)生有針對性地改正自己的弱點(diǎn)和問題。學(xué)生針對課堂教學(xué)向教師提出意見和建議也能夠幫助教師更加真實(shí)地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，了解學(xué)生的想法和學(xué)習(xí)情況，從而也能更有針對性地改進(jìn)教學(xué)的過程[9]。最后，教師還需要針對學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中的綜合表現(xiàn)以及日常學(xué)習(xí)的反應(yīng)等進(jìn)行綜合評價(jià)，幫助學(xué)生取長補(bǔ)短，了解自己的短板，從而幫助他們更好地查漏補(bǔ)缺，提升自己的能力。通過這種互相評價(jià)的方式，教師既能了解到學(xué)生對人工智能學(xué)習(xí)的興趣以及對相關(guān)知識點(diǎn)的掌握程度，又能在學(xué)生的建議下改正自己教學(xué)中的不足，從而能夠更加有效地開展人工智能教學(xué)。

五、結(jié)束語

隨著信息技術(shù)的不斷革新和社會的發(fā)展，教育界關(guān)于信息技術(shù)和人工智能的課程也應(yīng)緊跟時(shí)代，不斷革新，避免學(xué)生學(xué)習(xí)的知識落后甚至與當(dāng)前時(shí)代發(fā)展相脫節(jié)。人工智能技術(shù)在當(dāng)前的信息技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域中是十分重要的一項(xiàng)內(nèi)容，因此從小學(xué)階段開始就將人工智能的相關(guān)知識融入信息技術(shù)教學(xué)課程中，對學(xué)生較早地接觸并熟悉人工智能有很大的幫助，能夠?yàn)閷W(xué)生在科技領(lǐng)域和人工智能領(lǐng)域進(jìn)一步探索奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

作者單位：高寶連 陳創(chuàng)奇 鄭伊彬 嚴(yán)乙淼 溫州大學(xué)

參" 考" 文" 獻(xiàn)

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